對比分析兩種消解方法測定土壤中的砷含量

田 瑜，王愛國，劉志光，陳利粉

（安陽市環境保護監測中心站，河南安陽455000）

砷作為一種有毒有害元素，痕量存在于土壤中。準確測定土壤中的砷，首先要選擇合適的消解方法。目前常用的消解方法有水浴消解[1]、濕法消解[2]、高壓消解[3]、微波消解[4]、熔融法等。本文分別采用全自動消解儀消解法和微波消解法，消解有證土壤標準樣品，再用原子熒光光度計測定土壤標準樣品中砷的含量。對比分析這兩種方法的優缺點，同時證實使用全自動樣品消解儀消解土壤樣品，結果準確可信，該方法可應用于土壤樣品的前處理。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

1）AFS-930原子熒光分光光度計（北京吉天儀器有限公司）；砷空心陰極燈；Mars微波消解儀（美國CEM公司）；全自動樣品消解儀（美國THOMAS CAINDEENAⅡ）。

2）試劑：砷標準溶液由國家標準物質中心提供，實驗用酸均為優級純酸，實驗用水均為去離子水，實驗用試劑均為優級純。

3）溶液配制：硼氫化鉀溶液（1%）：稱取2.0 g硼氫化鉀溶于200m l0.5%氫氧化鉀溶液中；載流5%鹽酸：取10.00ml鹽酸于200ml的容量瓶中，用去離子水定容；硫脲-抗壞血酸混合溶液：稱取10 g硫脲和10 g抗壞血酸，用去離子水定容至100ml的容量瓶中，現用現配。

1.2 土壤樣品前處理方法

1.2.1 微波消解法[4]

稱取0.1～0.2 g土樣置于微波消解罐中，在通風櫥條件下加入去離子水，2m l濃硝酸，6m l鹽酸，混勻，放置1 h后，密閉，放入微波消解儀中。按照表1升溫程序進行消解。消解完成后冷卻至室溫。將消解后的溶液轉移至50.00ml容量瓶中，用去離子水洗滌消解罐并將洗滌液轉移至容量瓶中，定容至刻度線。

表1 微波消解升溫程序

從上述制備的樣品溶液，取10.00m l于50.00ml的容量瓶中，加入5.00m l鹽酸，10.00ml硫脲-抗壞血酸混合溶液，并定容至標線，混勻，待測。

1.2.2 全自動消解儀消解法

稱取0.1～0.2 g土樣置于消解罐中，設定儀器消解程序（見表2）及消解罐位置，運行消解程序。

表2 全自動消解儀消解法

續表2

將定容后的樣品溶液混勻，靜置，去上層清液待測。

1.3 土壤樣品測定及儀器條件

測定土壤中重金屬砷的含量采用原子熒光光度計法，具體測定條件見表3。土壤樣品中砷含量檢測方法均采用國標法[4]。

2 實驗結果與討論

2.1 工作曲線

以配制的硼氫化鉀溶液為還原劑，5%的鹽酸溶液為載流，對砷含量在0～12μg∕l范圍內的標準系列使用液進行測定，制作標準曲線。連續測定標準空白液11次，得其熒光值，并計算標準偏差，根據公式DL=3SD∕K（SD為空白液熒光值的標準偏差，K為標準曲線斜率），計算原子熒光光度計的檢出限。砷的標準曲線方程：y=100.3x-33.5；檢出限為：0.3 μg∕l。

表3 原子熒光光度計測定條件

2.2 土壤樣品的測定

對6份土壤標準樣品（國家環保總局標樣研究所），分別采用微波消解法和全自動消解儀消解法進行消解，并做5個平行，測定土壤樣品中砷的含量。同時，分別對6份土壤樣品采用上述兩種消解方法進行加標回收實驗，得到測定結果如表4所示。

從表4中可看出，采用微波消解法及全自動消解儀消解法消解土壤樣品，測得6個樣品中砷的含量結果均有1～2個測定值不在保證值范圍內；從相對誤差來看，兩種方法測得ESS-1的結果偏離保證值較大，但6個樣品的相對誤差均在10%范圍內；測得精密度均滿足小于10%的要求；同時對6個樣品的加標回收率測定范圍均在85%～105%的要求，微波消解消解法和全自動消解儀消解法測得砷的加標回收率結果均符合《土壤環境監測技術規范》[5]關于土壤中重金屬含量分析測定質控要求。說明兩種方法的準確度滿足實驗要求。綜上所述，這兩種方法可用于測定土壤樣品中砷含量的前處理。

表4 砷的測定結果

2.2 討論

采用微波消解法，由于容器密閉，消解罐中壓力增大，使得酸的沸點升高，從而提高消解反應速度，最大程度上縮短了消解時間。微波消解法體系密閉，引入的誤差較小，測定結果穩定。

全自動消解儀土壤消解法消解過程中無須實驗人員直接接觸強酸，采用設定的程序自動加酸、消解，避免了實驗人員直接接觸有害氣體，保障實驗人員的人身安全，同時消解完成后，根據程序設定，完成相應的后續步驟，如加入相應的試劑、振蕩、定容等，全程無需實驗人員在旁操作，提高了實驗人員工作效能。其次全自動消解儀加熱采用的是柱狀石墨塊包裹消解罐，使得消解罐受熱均勻，土壤樣品消解效果好。但該方法采用的開放體系，導致誤差較微波消解法大，并且消解時間較微波消解法長。

3 結論

綜上所述，采用全自動消解儀進行消解和采用微波消解法，各有優缺點。使用上述兩種方法進行土壤樣品的消解，消解成果均較為理想，砷含量測定結果準確可信。同時全自動消解儀消解法操作方便，更為安全，提高了實驗人員工作效能，該方法從準確度、精密度及加標回收率方面均證實可應用于土壤樣品的消解，并準確測得土壤中砷元素的含量。